航空供電系統(tǒng)低壓直流電源一般是28 V，其中常伴有80 V/50 ms的浪涌電壓[1]。機(jī)載用電設(shè)備對(duì)電源浪涌電壓有著嚴(yán)格的要求[2]。28 V直流浪涌電壓的要求是用電設(shè)備承受電壓尖峰VPK為80 V，持續(xù)50 ms的浪涌電壓以后不發(fā)生任何故障。而有的機(jī)載設(shè)備要求能夠防50 V、持續(xù)時(shí)間為50 ms的浪涌電壓，并且規(guī)定了50 V電壓從0.05 s開(kāi)始降到31.5 V的放電時(shí)間為7.68 s?，F(xiàn)有的電壓保護(hù)電路[3-5]通常器件較多，電路復(fù)雜而且笨重，可靠性差。本文設(shè)計(jì)的電路采用了LT4356芯片和線性場(chǎng)效應(yīng)管APL502L作為核心器件，電路簡(jiǎn)單、可靠性高，能夠達(dá)到各項(xiàng)指標(biāo)要求。
1 電路設(shè)計(jì)
    電壓保護(hù)電路主要包括輸入電流檢測(cè)、功率器件、輸出電壓檢測(cè)、控制電路等部分。該電路采用了凌力爾特公司（Linear Technology）的LTC4356芯片和線性區(qū)場(chǎng)效應(yīng)管(Linear MOSFET) APL502L為核心器件。LTC4356是LT公司推出的一種過(guò)壓保護(hù)穩(wěn)壓器，該器件能同時(shí)進(jìn)行過(guò)壓和過(guò)流保護(hù)，為航空電子設(shè)備等下游組件提供了可靠的前段保護(hù)。其工作電壓范圍為4 V～80 V，可以處理100 V甚至更高的瞬態(tài)電壓，并在不對(duì)自身和負(fù)載造成損壞的前提下提供低至-60 V的反向輸入保護(hù)，非常適合汽車、工業(yè)及航空電子應(yīng)用。APL502L是ADVANCED POWER TECHNOLOGY公司開(kāi)發(fā)的一種線性區(qū)MOSFET，非常適合工作在線性區(qū)，具有正偏安全工作區(qū)（FBSOA）范圍廣、耐高壓和大電流、功率耗散高等特點(diǎn)。該電壓保護(hù)電路用簡(jiǎn)單的IC和MOSFET解決方案取代了復(fù)雜笨重的保護(hù)電路，可以根據(jù)需要設(shè)置防浪涌電壓和電流保護(hù)時(shí)間，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性好、電路損耗低、同時(shí)進(jìn)行過(guò)壓和過(guò)流保護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。
1.1 過(guò)壓保護(hù)設(shè)計(jì)
    如圖1所示，LT4356通過(guò)一個(gè)電壓比較器將FB端反饋電壓和一個(gè)1.25 V基準(zhǔn)電壓比較來(lái)控制GATE端的輸出以實(shí)現(xiàn)電路的電壓保護(hù)功能。R5和R6兩個(gè)電阻分壓連到LT4356的FB端，發(fā)生過(guò)壓保護(hù)時(shí)，在定時(shí)周期內(nèi)芯片GATE端控制MOSFET繼續(xù)保持導(dǎo)通，直到時(shí)間超過(guò)設(shè)定的定時(shí)周期時(shí)，GATE端控制MOSFET關(guān)斷，保證系統(tǒng)保持一定時(shí)間內(nèi)的瞬時(shí)浪涌電壓。首先，計(jì)算輸出箝位電壓VREG為35 V過(guò)壓保護(hù)時(shí)R5和R6的取值。

    實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示該電路能夠安全工作在80 V/50 ms的浪涌電壓的情況下，將輸出電壓穩(wěn)定地箝位在35 V，對(duì)后級(jí)電路和設(shè)備起到有效的保護(hù)作用。
    如果浪涌電壓下降緩慢，其實(shí)際過(guò)壓時(shí)間已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出50 ms，此種情況下根據(jù)后級(jí)設(shè)備或電路的特點(diǎn)可以通過(guò)適當(dāng)提高箝位電壓來(lái)減少過(guò)壓時(shí)間，但是一般不推薦過(guò)壓時(shí)間超過(guò)100 ms，過(guò)壓時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，場(chǎng)效應(yīng)管容易損壞，可靠性降低。此外，還可以使用兩級(jí)電壓保護(hù)電路串聯(lián)，前級(jí)先將輸出電壓箝位在55 V左右，后一級(jí)過(guò)壓保護(hù)電路再將55 V輸入箝位到35 V左右同時(shí)增加過(guò)壓保護(hù)時(shí)間，這樣可以減少場(chǎng)效應(yīng)管所受到的應(yīng)力，增加系統(tǒng)的可靠性。
參考文獻(xiàn)
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